분말 적층 용융 공정 주기적 미세구조 생성

적층 제조 금속의 유효 기계적 반응을 예측하려면 주기적 미세구조를 정확하게 표현하는 것이 필수적입니다. 기하학적 미세구조 생성 방식은 주기성을 쉽게 구현하지만, 응고의 방향성 및 이력 의존성 때문에 물리 기반 모델에서 주기적 도메인을 얻는 것은 어렵습니다. 본 연구는 316L 스테인리스강 레이저 기반 분말 적층 용융(PBF) 공정에서 주기적 미세구조를 생성하도록 맞춤화된 셀룰러 오토마타(CA) 프레임워크를 제안합니다. 레이저와 함께 움직이는 기준 프레임에서 용융 풀이 준정상 상태에 도달할 때 온도장의 스캐닝 방향 공간 불변성을 활용하여, 본질적으로 비주기적인 공정 진화에도 불구하고 주기적 미세구조를 구축할 수 있습니다. 이를 바탕으로 고전적인 결정론적 CA 응고 공식에 가상 방위 필드를 추가하여 2차원 도메인의 평면 내 방향에 대한 주기성을 강제합니다. 제안된 방법론은 고충실도 다중 물리 전산 유체 역학 시뮬레이션에서 얻은 실험 검증된 열 필드와 비교 검증되었습니다. 결과적으로 인공적인 경계 효과가 제거되고 경쟁적 결정립 성장에 의해서만 지배되는 미세구조가 생성되어 주기적 경계 조건과 호환되는 도메인을 제공합니다. 이 프레임워크는 고속 푸리에 변환 기반 미세역학 해석기에 직접 활용되어 기존 유한 요소 방법 대비 계산 비용을 절감합니다. 빌드 방향을 따른 주기성 강제와 관련된 과제는 강조되며, 이는 완전한 3차원 CA 공식의 필요성을 시사합니다. 본 연구는 주기적인 대표 체적의 물리 기반 생성을 위한 방법론을 확립합니다.